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Abstract: With the development and progress of society, the emphasis on the central heating system thermal stations and heating pipe network power-saving technology is of great significance. The thermal station in the central heating system and heating pipe network is an important part of connecting the heat source and heat users, they played a calorie conversion, regulation, distribution, measurement, testing the role. This paper describes the central heating system thermal stations and heating pipe network power-saving technology to explore the content.
Keywords heating system; thermal station; power-saving technology; heating pipe network;
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
引言
集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的连接场所。它的作用是根据热网工况和不同的条件,采用不同的连接方式,将热网输送的热媒加以调节、转换,向热用户系统分配热量以满足用户需求;并根据需要,进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。
1、供热管网运行调节的方法
供热节能主要通过减少供热量、热量分配均衡来实现。
1.1减少供热量
随着室外气温的不断变化,热网热负荷也在不断变化,供热量最小值就是为满足采暖建筑的国家采暖标准要求时所供的热量,也就是说,总供热恰好与基本的总需求相等,供热量小于需求量说明供热不达标,供热量大于需求量,说明用户散热加大,造成热能浪费。因此,在供热运行时,需要适时地调节热网,从而使得供求热量相等,并且始终维持在最小值。
1.2热量分配应均衡
为了避免因热网的水力失衡、造成冷热不均现象发生,在热量分配上,应尽量使每个热用户室温均衡。这样调整后使得冷的用户室温达标了,热的用户室温超标也减轻了,从而减少了热能的浪费。热网节能前的基础就是热网的平衡,并且供热调节的前提条件就是热网的平衡。不同的供热调节方式,需要不同的热网平衡技术。
2、供热管网运行调节的实用设备
热网平衡设备的功能主要是利用流量输配基本规律安全实现流量按需分配,介绍几种比较常用的设备:自力式流量控制阀、压差阀、均流阀、温控阀。
2.1自力式流量控制阀
分自动和手动两部分,自动部分由自动阀瓣、弹簧和膜片组成,手动部分由手动阀瓣、刻度尺组成,二者由一个公共的腔体有机地结合在一起。手动部分两边的压差通过导压管作用在膜片的两侧,手动部分设定流量大小,自动部分保持手动部分两边的压差不变,从而保持设定的流量不变。
2.2压差阀
稳定被控阻力件的压差,使回路之间相互独立。被控阻力件两边的压差通过导压管作用在膜片的两侧,当被控阻力件两边的压差增大时,膜片克服弹簧的弹力带动自动阀瓣关小自动阀口,减小流量,从而降低被控阻力件两边的压差;反之,增大被控阻力件两边的压差,这样,就保证了被控阻力件的压差始终不变。
2.3均流阀
可调孔板上有几个大小不同的标准孔,在同样的压差下,每个孔通过不同的流量,它与流量阀或压差阀连用,效果最佳。
2.4温控阀
当室内温度高于给定的温度值时,感温元件热膨胀增大,克服弹簧弹力,带动自动阀瓣,关小阀口,减小进入散热器的流量,散热器的散热量自动减小,室温随之下降;反之,室温随之升高。
3、供热管网节电技术
(一)采暖热指标合理选定是节电的基础
采暖热指标是城镇供热规划设计与建筑供热设计中一个重要的经济技术评价和控制指标, 是确定集中供热系统热源规模的主要依据,一般多用面积热指标表示,即单位时间内对单位建筑面积的供热量。热指标的大小直接影响着供热系统的运行效益, 如热指标偏大,会使设备和管网的容量偏大,增大了建设投资,增加了运行成本,从而降低集中供热系统的经济性;如热指标偏小,将难以满足用户的使用要求,达不到供热效果,影响社会效益。
在集中供热系统的运行管理中, 热指标又是各种量化控制的基础。当热指标偏大时,设备的运行处于低负荷比的状态, 热效率和管网输送效率会大大降低, 设备的供热能力不能充分发挥, 特别对于蒸汽供热管网能源利用效率更低,不利于节能。因此对于已有的集中供热系统, 合理确定其采暖热指标可充分挖掘已有设备和管网的供热能力, 在不增加热源和扩建管网的基础上, 达到扩大供热面积的效果。
目前我国建筑节能发展正处在第三阶段, 即建筑总节能要求达到65%, 同时要求2020 年建筑能耗达到发达国家20 世纪末的水平。而当前的各类采暖居住建筑既有节能标准为30%的,也有节能标准为50%的,而新建采暖居住建筑执行的是建筑节能65%的标准。同时,城市居民生活水平的不断提高,对所居住房屋的装修也使得建筑物的采暖热指标发生了很大变化,建筑节能状况纷乱复杂。因此, 在设计中采用以往设计规范中给定的采暖热指标是不合理的。这需要供热行业的设计人员和工程技术人员通过维护结构测试法和采暖系统测试法, 结合供热计量技术对采暖建筑热指标重新进行核算, 为不同类型建筑确定合理的采暖热指标。
(二)热力站循环水泵正确的选型和安装是节电的当务之急
在水泵的选型与安装上, 目前普遍存在着一些不合理的地方, 许多时候不依照水力计算,而是死套所谓的“规定”,并层层加码或参照别人的设计、以前的设计,甚至在错误的理论指导下确定泵的型号。因此,在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有:
1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大循环水泵扬程过高既造成了电能浪费,有时还使泵在超流量工况下工作, 使电机过载, 不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作,进一步造成了电能的浪费,可以使电耗超过实际需要的三倍以上。如某一种水泵流量为100m3/h, 当扬程H=12.5m 时,水泵功率N=5.5kW;扬程H=20m时,N=11kW;扬程H=32m 时,N=15kW;扬程H=42m 时,N=22kW。造成水泵扬程偏高的原因一般有两种:
(1) 错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中
这是错误认识造成的。一些人错误地把采暖系统的楼房高度, 作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起, 不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力,而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。那些把热力站的循环水泵扬程定为32m 甚至40m 的就是这种情况。
(2)设计人员的保守心理和习惯的后果
这是设计人员不良的设计习惯造成。一般的设计人员都存在着保守的心理, 认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好,这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能更经济、更实用,怎样做才能使自己的设计水平有所提高, 怎样做才能使这方面的技术更进步、更先进。而且有的人一直“墨守成规”,或不加思索、不加研究和鉴别地去参考别人的设计,或随着大多数状况走,这样可不动脑,可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程,或层层加码,最后再乘以一个安全系数,使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费,而且往往给运行带来很大困难。若不关小出口阀门, 电机就会超载, 同时关小的阀门又增加了系统的阻力。
(三) 热力站内合理照明灯具的设计、选型
我国照明用电量已占发电量的10%左右,能源供需矛盾日益加剧。如何科学、合理地节约用电, 是每个电气设计人员必须认真加以思考和解决的问题。
照明节能没计应遵循的原则, 按照国家提出的“中国绿色照明工程”,照明节电已成为节能的重要方面。我国目前的照明节能潜力很大, 一般节能方案均能达到节约20%~30%,即使按保守数据20%计算,全国节约的电能价值很可观。照明节能不等于降低对视觉作业的要求或降低照明质量, 也不能为节能而盲目增加投资,应把握“满足功能、技术先进、经济合理”的基本原则,也就是说在保证不降低工作场所的视觉要求的前提下,照度水平标准应与国际标准接轨, 采用国际上先进的照明质量评价指标, 在保证照度标准和照明质量的前提下, 尽可能减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。力求技术先进、经济合理、使用安全、维护方便,达到节约电能、提高照明环境质量水平的目的。
(四)供热管网设计中的节电措施
供热管网的管径大小与建设投资成正比,与运行电耗成反比。但同时也与小区建筑物的耗热指标及采暖方式密切相关, 有时供热的发展会超出规划的设想。因此为了节电,为了给今后供热发展留出充分的空间, 热网的管径在建设资金允许的条件下, 应尽量大一些,经济比摩阻最好控制在30~50Pa/m。这样还可以同时提高管网的水力稳定性。另外应大胆推广在安定理论指导下的直埋技术,采用无补偿(或少补偿)、无固定墩的直埋技术。
(五)提高供回水温差是节电的重要途径
根据热量计算公式:Q=G×C×(Tg-Th) 可知, 当供热系统向热用户提供相同的热量Q时,供回水温差T=Tg-Th与循环水量G 成反比例关系。即系统的供回水温差大,则循环水量就小,水泵的电耗就会大大降低。由此公式可以发现一个规律: 当供回水温差提高到原来的两倍时, 循环水量也降至原来的二分之一,而管网的沿程阻力降至原来的四分之一,而水泵的功率要降至原来的八分之一。可看出,提高供热系统的供回水温差,可大大降低运行电耗。同时由于阻力损失的大幅度降低,可以使有中继泵站的供热系统, 取消了中继泵站, 节省了建设投资和中继泵站的运行费用。
结束语
能源是国民经济发展的物质基础, 电能是在各行业中应用最广泛的一种二次能源。供热企业是耗电大户,各种水泵、风机都用电。如果系统设计不合理,设备选型不当,很容易造成电能的大量浪费。因此,为消除用电过程中电能的浪费现象,提高电能的利用率,必须采取技术上可行、经济上合理和不影响环保的一切节约电能的技术和措施, 合理有效地利用电能源。
参考文献
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关键词:城市集中供热管网;存在问题;优化设计;
中图分类号:TU833 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-07-00-01
随着社会经济的不断发展,能源和环保问题越来越受到人们的关注,对城市供热系统的要求,已不仅仅在于规模的扩大,而且对供热系统的经济性、合理性,特别是供热系统的能源有效利用及供热的可靠性方面提出了更高的要求。
一、城市集中供热管网的优点
第一,大容量、高效率的锅炉集中供热与小容量、效率低的小锅炉分散供热比较可以节约40%左右的能源,经济效益十分可观,大大节约了能源。第二,集中供热采用一个烟囱排放废气,变面源排放为点源排放,减少了城市环境的污染,提高了居民居住环境空气的质量。第三,集中供热系统可以根据外界环境变化自动调节供热温度,保证居民室内温度恒定,从而提高了供热质量。第五,集中供热采用比较先进的专业供热设备,设备质量可靠,运行安全,故障率低。第五,集中供热自动化程度高,集中供热系统可根据外界环境变化自动调节供热参数,以达到用户需求,从而大大减轻了工人劳动强度,提高了工作效率。第六,集中供热热源点远离居民区,可以有效地防止供热燥音对居民的影响。第七,集中供热由于燃料用量减少,节约了大量的资金,同时也减少了灰渣在运输过程中散落所造成的空气和道路的污染,从而改善了城市居民居住环境质量和卫生状况。
二、供热系统存在的问题
随着改革开放的不断深入,我国经济得到了快速发展,人们生活水平有了很大的提高,人们居住环境也在不断地得到改善,集中管网供热也得到了迅速的发展,城市集中供热已具备了一定的规模,但当前仍存着一些问题,主要表现以下几个方面:
(一)热源:我国目前集中供热燃料仍以煤炭为主要燃料,而采取煤炭为燃料进行供热,大气污染较为严重,而且投资也较大。具体体现在:第一,由于集中供热是近些年来发展起来的供热模式,过去传统的分散小锅炉房还比较多,而国家对采取集中供热还是分散供热又没有明文规定和强制的措施,所以一些分散小锅炉一直在延用,造成大量能源浪费,城市环境污染比较严重。第二,采用集中供热的大城市,目前所配备的热电厂和锅炉房的单机容量普遍存在着偏低现象,造成能源浪费严重,利用率较低,从而提高了供热成本。(二)热用户:目前,我国城市居民室内取暖系统仍以单管垂直串联系统为主,系统内垂直系统供热严重失调,高层、低层冷热不均衡,高层热的开窗户,低层冻的不行,供热质量较差,能源浪费严重。(三)热网:1、管网布局不合理。由于经济的迅速发展和人们生活水平的提高,许多工业和民用建筑不断的新建和翻新,从而新增了不少的供热支管线。但这些新用户在布设供热管网时,没有经过现场考查科学计算管道用量,一段一段地进行管道敷设施工,使一些管线呈单一枝状延伸。2、供热管网采用静态运行模式:随着社会经济的迅速发展,人们生活水平的提高,住房面积不断的扩大,各种能源消耗也随之大量增加,在能源如此珍贵的今天,寻求一种既节约能源又能满足居民供热要求的供热系统运行方案就显得越来越重要。目前,在城市供热系统中已运行的调节方案有,量调节,质调节,质、量并调。这几种调节方案都没有考虑到供热系统的热惰性,供热系统是从静态出发,造成了能源的浪费。3、热力失调比较严重:目前,在生活热水、供热采暖管道中,热力失调现象比较严重,为解决此现象,供热锅炉必须加大机组和水泵的额定容量,导致投资增加,能源浪费严重。
三、集中供热管网的优化设计策略
优化集中供热管网应从以下几个方面着手。第一,保证系统运行可靠,水力稳定性好。第二,管网布局、管网形式、运行方式、调节控制等方面要做到设计科学合理。第三,运行效率高,能源充分利用,减少能源浪费现象。随着计算机技术的发展,我国已利用计算机数学模型、优化方法研究集中供热技术经济问题,以寻求最佳优化集中供热管网设计方案。主要有以下几个方面:
(一)供热管网优化:集中供热管网的室外网络设计对供热系统的安全运行、系统供热质量、经济效益及工程施工方面都有着很大的影响,室外供热管网也是集中供热管网投资最多,施工难度和工作量繁重的部分。因此优化布置城市集中供热管网室外管网工作,对节约工程资金,保证供热系统运行安全可靠和施工维修等方面都有着十分重要的意义。
1、工程技术可靠:管网线路力求选择地势平坦、水位低、土质好的地区。避开地下水位高、土质松软、易滑坡危险地带及地震断裂地带等等不利于管网施工地段。2、管网布置经济合理:供热管网主干线尽量铺设在热负荷比较集中的区域,并走直线,确保路径最短。3、管线尽量避开交通线路:管线应沿街道一侧铺设在车行道以外的地方,并平行于道路中心线。地上铺设的管道应符合城市建设规划的要求,同时还应以保证供热管道安全运行、有利于工程施工检修方便为原则。
(二)采用先进技术进行供热设计:随着建设节约型社会要求的提出,各种节能产品相继产生,因此在保证供热管网质量的前提下可以选择一些先进的节能技术,比如,管网施工中使用直埋预制保温管,可以做到防水,防腐,防老化,抗冲击等,同时还具有高强度,高韧性,易焊接等优点,目前已在供热管网施工中广泛推广使用。
四、小结
城市集中供热系统,是城市经济发展和社会发展的重要基础设施。城市集中供热可以节约能源、减少城市环境污染,有利于广大居民身心健康,因此城市集中管网供热越来越受到社会的关注。随着经济的不断发展,人民生活水平的提高,城市热能的消耗量将越来越大,同时也给城市集中管网的设计和施工带来了新的挑战。因此必须加大城市集中管网设计技术的研究,利用先进的科学技术,在保证供热质量的前提下,力求能耗降到最低,以实现当前提出的建设节约型社会的目标。
参考文献:
【关键词】供热管网;施工管理
一、供热管网的设计中的管理
1.1 设计中要确保负荷的准确性
固定常年热负荷和季节性热负荷是热负荷的两种表现形式,对其进行调查和分析是一项十分细琐的工作,需在设计过程中对其进行循环往复的计算和核查。
根据佳木斯市的实际气象条件,季节性热负荷对其较为适用,由于季节性热负荷与室外的气象条件存在着密切的联系,因此在对佳木斯市的热负荷进行调查时需要注重对其室外温度的关注。需调查佳木斯市近5至10年间的时间内每年最冷的5天气温的平均值,要保证其室内最低温度不能低于18℃,对热负荷进行准确计算是实现减少工程造价和保障供暖质量的基础。
1.2 热指标的选择
供热总负荷公式为:
ΣQ=1.05(q1+q2+q3+……………qn)
在上述公式中,ΣQ表示的是总负荷(热网供热);1.05表示的是网管在输热途中所遭受的热损失的系数;q1+q2+q3+……………qn表示的是单体建筑物在设计中的热负荷。当任意数量的单体建筑满足于准确条件时,一般情况下采用热指标作为初步计算方式对集中供热系统进行规划,其可满足如下要求:
Q=q5FW ;Q=qVw
热指标的合理选择关系到供热网管设计的成败,与工程运行费用和初投资有着很大的关联。由于佳木斯市最近10年间冬天温度偏高,因而对其热指标进行选择时应当取下线,其单位面积的热指标取值为+5W/m2,其单位体积的热指标取值为+5W/m3,这样可以在保障供热质量的前提下实现减少初投资成本和运行费用的目的。
1.3 供暖参数的选择
对管网设计产生影响的主要参数有比摩阻和供回水温差,如果选择不合理,那么在运行过程中不仅会增加能耗,还会造成管网调节失灵。据相关调查研究表明,其主干线的比摩阻取值在30至80Pa之间,其支线可以适当加大取值,以满足其对供热的调节功能,但是其取值最大不能超过300Pa,且其温差和循环量呈反比的关系。
1.4 水压图的绘制
水压图的绘制是一项极为重要的设计程序,特别是在供热管网的设计上,其可以随时掌控供热系统在何种工作情况下运行以及管网中压力变化情况。绘制水压图还可以清晰的表述出系统中水力计算的正确与否;系统能的全运行情况;用户人口对系统选择的合理性。尤其是针对于供暖半径大和地形复杂的供热管网,水压图的绘制的重要性国家突出。 若事先不进行水压图的绘制,那么以后必然会给供热网管的调节遗留下难题,增加运行成本,而通过水压图的绘制则可以保障其水利平衡。
1.5 敷设型式的选择
直埋在供热管网中的优势较为明显,如工期短、施工简单、占地面积小和
保温性能和防腐性能好等。在现阶段,聚氨脂保温管的效果最佳,在其附近沙垫层厚度最少为200ram时,其使用寿命、保温管导热系数和吸水率都明显优于其他材料。
二、供热管网的调节
2.1 间接式供热系统的初调节
一次系统初调节和二次系统初调节构成了间接供热系统初调节的整体,且一次系统初调节和二次系统初调节需按先后顺序进行,且应在每次的系统初调节前对水利进行精确的计算,以杜绝盲目对其进行初调节并提升调节效果。
利用管道上或换热站装置的如压力表和液量计等检测仪表对换热站内或网路上的调节阀进行反复调整即为一次系统初调节,其调节依据主要为水利计算的结果。在初调节二次管网保温不好或较长的用户时,其调节量还应增加二次管网热换失的补偿所需的流量。
直接式供热系统的初调节可等同于二次系统的初调节,其都是借助检测仪表,以水力计算结果依据。首先调节供热用户人口处和管网上的各处阀门,之后再对用户室内的各支管和主管阀门进行调节。需要对初调节就进行反复操作以满足用户对所需流量的要求。
2.2 间接式供热系统的运行调节
供热系统的运行调节依据调节点可分为局部调节、个体调节和集中调节三种形式。局部调节的调节点为用户或热力站引入口;个体调节的调节点为散热设备处;集中调节的调节点为热源处。其中局部和集中调节方式又可细化为四种形式。
第一种为质调节,即流量保持不变,主要依靠调节网路供水温度来实现对供热系统的调节;第二种为量调节,即供水温度保持不变,主要依靠调节网网路循环水量来实现对供热系统的调节;第三种为质调节的特殊形式,其通过分阶段来改变流量,即依据室外温度的实际情况将供热期细化为几个部分,在某一阶段,保持流量不变的情况下实施质调节。最后一种是间歇调节,即通过对每天供热的时间进行调节以实现对供热系统的调节。
三、供热管网施工过程中的质量监督
首先要对散热器的质量进行监督,散热设备是供暖系统组成部分中最主要的构成,它的主要作用是以散热的形式对房间补充热流失,以达到恒定室温的要求,散热器是散热设备中最常见的一种,通过散热器,供暖系统的热媒才能以对流的形式向房间进行传热散热。散热器质量的好坏直接关系到供热系统的功效,可以通过以下几种方式提高其散热量,如扩充外壁散热处所占的面积,提高散热器的传热系数,加强散热器对外的辐射度以及加快散热器周边气流的流通速度等。
其次要加强对管路布置和管道保温的监督,位了满足施工方便的要求以及依据工程的具体规模,一般要采取单管式的垂直供回系统和机械循环供回系统,若
建筑平面的房间为单层高度,如第一层的多功能厅,可对其采用水平串联的形式对其供暖,并设立一根独立的立管对其进行供水,供水立管间采用间程的方式进行连接,并装置一根总回水同程管于底层,这样可以起到降低输送过程中热媒的热损失量、节约燃料、提高操作安全性、保障热媒使用温度等作用。同时也需对供热管道本身和附属物进行保温。
最后要加强集中管理和集中监控在供热工程中的运行管理和调节,达到依据原系统实际运行情况对锅炉的热置换效率和燃烧时间进行合理控制、对一次水及二次水的热置换效率进行合理控制的目的,要做到在整个供暖期间,供暖系统都在集中管理和集中监控的前提下运作。
参考文献:
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关键词:锅炉房;供热管网;平衡优化;措施
现阶段,锅炉房是我国供热系统的主力军,在整个供热系统中占据着很大的比重。尤其是我国热电厂亦是如此,在供热的集中监控上并未有较高的普及。据不完全统计,在针对我国大中型城市等29个地区,经调查大约3.7亿平方米的数据信息现实,锅炉的使用率几乎成为一种普及的现象。更令人吃惊的是,其中有84%为分散锅炉房(容量大多在20t/h或20t/h以下)。最主要的是这些较低运行效率的锅炉,在能源消耗上产生了极大的浪费。针对这一广泛性的现象,锅炉本体燃烧的自动控制方面尽管被相关专家数度研究,但成效也仅仅只局限于燃烧的自动控制上,并不能连同锅炉在内对整个供热系统上实现深入研究。
一、燃气锅炉房供热管网设计
锅炉房(热原)、热网、热用户是供热系统的主要三大构成部分,这几个部分相互紧密联系着,任何情况都是无法被单独分割或划分出局的。若想在锅炉供热上实现节能省材,那么各个环节配合的加强和优化就势在必行了。
锅炉房供热微机自动监控系统,特别是在区域上,以云岗矿当前的锅炉房供热系统为主要研究对象。该供热总面积达51.5万平方米,水暖队现共有24台锅炉,其中20T锅炉有8台、6.5T锅炉有3台、4T锅炉有13台,总蒸发量是231.5T,热风炉总共8台,其总功率1040MW。以蒸汽供热和水暖供热为主要供热方式。
无论是根据二次测量恒定,还是依据室外的不同温度,不管是哪一种情况,对二次供水和一次供水的不同温度的控制,进而达到锅炉高校燃烧。其途径,都是通过对炉排转速调整燃煤量和实时调整鼓风量以及引风量将风煤比合理化而得到的。一次热网按质量并调的方式运行,二次热网按质调节方式运行,最终实现按需供热。按照质量并调的方式和质调节方式分别将一次热网、二次热网运行起来。
二、供热管网设计的平衡优化措施
(一)安装微机自动监控系统
安装微机自动监控系统所有管理平台的组成,皆由中央调度室为核心点。2004年的时候这种系统平台普遍多为Windows98/2000,现在随着科技的进步系统亦随之提升为Windows7操作系统,Visual Basic是负责整个系统的编制。无论是机构化编程高级语言的支持上,还是可视化以及面向对象,都具备较好的特征。微机自动监控系统主要有主体信号和电话的两种通讯方式,主要是由城市程控电话网再借助调制解调器和小交换机配套下实现。换热站的现场监控系统,主要是由下位机和调职解调机相互组成。
(二)供热微机监控系统可实现量化管理
无论供热中心热源、一次网还是二次网,在实现整个采暖系统“三级热量管理、两级管理体系和一个管理中心”的运行管理方法上,微机监控都能将企业用户有机地联系在一起。从中心热源做起时,锅炉房在《供热质调节水温曲线》的参考下对室外温度进行严格的按照,从而将对外供水的参数调节到符合标准的温度上。另外,高温水在分配上是按照供热面积来有效进行,在送入二次网之前都是要经过换热工序的。为了平衡各个用户的热水网,当低温水形成之后,便以流量的形式对其进行合理的分配。
(三)微机自动监控系统的具体操作
一次供水之所以要实施控制,其目的主要就是为二次供水温度监控打下一个具备保证的前提基础。且在提高一次供水温度的同时,还对锅炉燃烧情况以及燃烧效率起到改善和促进作用。
控制炉排转变,是一次供水温度的主要实现途径。内置于自控系统选件的数字PID控制器,一旦有实际采集到的一次供水温度值与设定值相互偏离,不能一致的状况时,便会自动计算并调整炉排电机的转速。将供水温度的实际值与设定值尽可能地达成相符的数字。
另外鼓引风电机的速度在炉排转速的变化中,也将随之相对应地产生调整。在风煤比的匹配上完全实现合理性,大大提高了锅炉燃烧的高效质量。
热力站的二次水温度在控制操作上,已经成为供热系统的整体控制中最至关重要且不可替代的策略。它不仅是整个系统中的主要控制目标中心,同时还影响着实现按需供热的系统主要功能。一次管网循环流量通过调整循环泵电机转速实现控制方式,主要是以不同的室外温度来做根据,对二次供水温度作出不同的计算设定值。在控制一次管网循环流量的环节上,调节控制一次管网循环流量起到决定性的作用,其目的就是为了使一次管网循环流量通过对循环水泵电机的转速调整,以完成二次水温度与设定值的相符任务。
从整体上来看,供热微机监控系统客观上已经基本实现了从锅炉房到换热站全过程控制任务。这不仅在风煤配比环节上起到了合理规范性的作用,同时锅炉热负荷稳定与实时调节上,常见的矛盾性的现象上也被有效地消除。其节能效果特别是在按需供热方面完全起到了显著的效果。
三、热网管道保温效果优化设计
在热网管道保温技术的设计方面,为了达到降低能耗的目的,我们在文中对不一样的设计方案进行了系统的比对,从比对的方案中选择最好的设计方案,目的就是实现利用最小的经济投入获得最大的经济收益。本文主要分析了城市供暖管道,然后对其设计方案进行改动,以此达到节约能源的目的,实现保温经济收益的目的性。
热量损失测试结果是评判保温效果和保温技术的一项重要指标,所以科学性的、准确性的评价热量损失,是保温技术当中非常重要的组成部分。现在国内常用的测试方法有很多种,虽然说都没有非常准确的测试出保温管道热损失的能量值,但是下面三种方法是目前来说最可靠的:表面温度法、热流直接测试法、焙降法。
在现场进行热网管道热量损失测试工作之前,必须制定一套完整的工作方案,工作方案是进行测试工作的前提要求。接下来把工作计划的步骤分为以下三步:第一步:在进行测试工作之前,做好应该的测试点安排工作和管道职责划分的工作,合理规划管道的直径和温度、保温材料和厚度等,测试点的距离利用等距最好。第二步:因为影响管道热损失的外界因素非常多,所以说测定数据是随机变换的;但是又因为测点的局限性,最后得到的数值以一种概率的形式表现出来。第三步:为了确保测定数值具备一定的准确性,在测定的时候选取最具代表性的测定位置。
选择的材料是国内最先进的高温玻璃棉材料,高温玻璃棉的纤维分布很均匀,并且细长,热量的传递和纤维方向垂直排列,可以很好的遏制热量的传递,降低热量的损失程度。当目标去极值的时候,保温设计方案的经济收益值会达到最大,其中系统的总费用=能量费用+保温费用。能量费用就是伴随保温层厚度的增大而降低,成一种反比例的关系;而保温费用就是维修费用和工程投资费用的综合,保温费用和保养费、燃料的价格等有着直接的关系,对于隔热材料来说,保温费用会伴随这保温层厚度的增加而增加。
结语:为进一步实现供热管网设计的平衡优化,安装微机自动监控系统,实现供热微机监控系统的量化管理,同时,完善热网管道保温技术的设计,以此达到节约能源的目的,实现供热管网经济收益的目的。■
参考文献
[1] 周守军. 基于管网动态模型的城市集中供热系统参数预测及运行优化研究[D].山东大学,2012.
[2] 杜雷. 供热管网CAD系统与水力优化计算研究[D].郑州大学,2013.
[3] 丁星阳. 基于GIS的供热管网可视化仿真系统的理论研究与应用开发[D].浙江大学,2011.
[关键词]城市;集中供热管网;优化;设计;分析
中图分类号:N945.15 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0019-01
随着城市集中供热的迅速发展,热网越来越显示出其重要性,特别是随着供热管网越来越多地走向人们的生活,热电厂集中供热和区域集中供热急剧增加我们国家城市的集中供热管网的平稳、高效运行是一项系统性非常强的工程,在对其进行优化设计的时候,应当在热网系统的安全稳定性以及经济合理性的前提下,按照管线的优化布局、管径的优化与设计以及管网的平稳运行,不断完善城市的热网系统。伴随城市集中供热管网系统的设计技术的快速发展,热网的性能一定会得到更好的发挥,也一定会有巨大的发展潜力。
一、城市供热管网的优化设计要素分析
就当前供热发展情况来看决定或者影响城市集中供热管道热效应的因素很多,城市供热管网的优化设计也主要受到如下因素的影响。
1、输水温度与管道外径
当输水温度较小时,管道散失的热量在不同管径中随着输水温度的降低,其差距越来越小;当输水温度较大时,管道散失的热量在不同管径中随输水温度的增大,其差距越来越大。从这个可以看出:在输水温度较低时,管道外径对管道散热损失的影响较大,反之,在输水温度较大时,管道输水温度对管道散热损失的影响较大。因此,对于一定输水温度的保温管道,管道散失的热量随管道外径的增大而增加。管道外径增大,管内水与管壁接触的表面积就增大,相当于增加了热量散失的表面积,管道内水向管外传递的热量增多。
2、热导率的影响热导率
对城市供热管网的热效应影响有两个方面。一方面是管道热导率,对于一定管径的保温管道,管道散失的热量随保温材质热导率的增大而增加,且二者之间近似成线性关系。保温材质热导率越大,其传热热阻越小,通过保温层的热量越多,传递到周围土壤介质中的热量自然增大。反之保温材质热导率较小时,管道散失的热量在不同管径随保温材质热导率的降低,其差距逐渐减小。另一方面是土壤热导率,对于一定管径的保温管道,管道散失的热量随土壤热导率的增大而增加。土壤热导率越大,其传热热阻减小,通过土壤层的热量增多,热量从土壤层散失得越多。当土壤热导率较小时,管道散失的热量在不同管径随土壤热导率的降低,其差距逐渐减小,但减小的幅度不大。
3、保温层厚度
管道散失的热量随保温层厚度的增大而减小,且二者之间近似成反比例关系。保温层越厚,其传热热阻越大,通过保温层的热量越小,传递到土壤的热量就越少。当保温层厚度较小时,管道散失的热量在不同管径随保温层厚度的降低,其差距越来越大。
二、城市供热管网的优化设计
1、连接方式及供回水温度
城市供热管网的连接方式有直接连接和间接连接两种。对于小范围的建筑物高度和体量相差不大的供热工程我们建议采用直接连接方式,这样可以省去热交换器、循环泵、补水泵等初期投资和后期的维护费用。但如果是大的城市热力网工程,因为其所服务的建筑物高度、体量千差万别,间接连接方式的采用是我们建议的,这样可以大大降低整个系统的补水定压值,有利于对运行中的系统的水力工况的控制,避免水力失调现象的出现,降低用户间的相互干扰,提高了供热质量和运行的安全性,也便于日常维护和管理。
对于管网工程供回水温度而言,我们当然希望供回水温差越大越好,这样可以减小管径,降低投资,但对热交换器和建筑物的散热设备的热交换能力提出挑战,受当前技术和多数设备性能的制约,我们建议大多数城市地区一、二次网供回水温度为:一次网130/90℃;二次网90/70℃。
2、供热管网的敷设方式
供热管网有地下敷设和地上敷设两种方式。
地下敷设 :该种敷设方式不影响城市交通和市容,是城市供热管网广泛采用的敷设方式。地下敷设又分为有沟敷设和直埋敷设。
有沟敷设是指,供热管道敷设在地沟内,管道本身不承受外界荷载。地沟分三种:①通行地沟:沟内除敷设管道外,还设有高度不小于1.8米的人行通道,工作人员可以进入沟内巡视、检修和更换管道。管沟较长时应有通风和照明设施。在地下管线密集的城市中心区,供热管道也可以与其他管道一起敷设在通行的综合地沟内。该种敷设方式便于检修、维护、一劳永逸,但一次性投资大,建议用在热源出口及不允许开挖路面和经常需要检修的地方②不通行地沟其尺寸只考虑管道施工操作条件,工作人员不能进入。这种地沟横断面尺寸小,造价较低,目前广泛应用。③半通行地沟介于通行地沟和不通行地沟之间,地沟内的人行通道尺寸较小,工作人员只能进行巡视及简单操作,现在逐步被1、3种形式取代
地上敷设:也称架空敷设,其造价便宜,维修方便,多用于工业区、郊区、地下水位高、永久冻土区、湿陷性土壤区等地质构造特殊的地区,以及跨越铁路、公路、河流等地段。多数设专用支架。根据支架高度不同,分为高支架、中支架、低支架和地面敷设。高支架的高度在4.5米以上,一般在跨越公路、铁路等障碍物时采用;中支架高度为3米左右,在一般工业区内采用;低支架高度为0.5~1米左右,在城郊空旷地区或工业区沿工厂围墙敷设时采用;地面敷设是利用管枕将管道垫起,和地面保持一定的间隙作排水用,只在地面相当平整时采用。
3、优化管线的布局
由于我们国家城市的集中供热源的进一步减少,供热辐射的能力不断加大,建设供热管网的投入更大了,管线的布局应当尽量靠近热负荷的集中区域,以免管线太长,导致阻力损失以及增加投资额。管线的布局应当满足两个要求。第一,技术上应当科学。首先,管线应当尽量避开交通干线,通常要和公路的中心线平行并且应尽可能在车行道之外的位置敷设。并且敷设的管线应当沿着街道的一边。敷设在地上的管道,应当不会对城市的环境美观产生影响,对交通不构成妨碍。其次,布局的管线还应当尽可能避免敷设在土质松软的位置、地震破碎带、滑坡危险区域和地下水位比较高等不良区域。再次,设计的供热管道应当和其它管道、建筑物之间保持一定的距离,确保安全运行、便于施工以及检修。第二,经济上应当可行。首先,应当合理布置管线上的各种阀门、补偿器以及部分管道附加装置。其次,主干线应当尽可能布置热负荷集中的区域,尽量减少管线的数量。
4、优化管网的运行
我们国家各大城市的集中供热管网在日常的运行当中,浪费了大量的能源,其经济性非常差。由于不同类型的供热系统的兴起,对供热管网的运行进行优化调节愈发受到重视。其中,当前热网运行当中冷热不均的问题普遍存在,而产生该问题的主要原因在于热网的水力失调而导致的。所以,热网的水力平衡就显得十分重要,它对于管网运行的效果有直接影响。因此,为了确保管网的平稳运行,务必选择动态调节设备对于各个环路的水力失调问题加以解决。当部分用户调整用热量的时候,动态调节设备不仅不会对其余环路的用热量产生影响,并且没有振动以及噪声产生。然而,在动态系统当中可能会出现稳态失调的问题,所以应当预防产生稳态失调。总之,水力失调会导致各个热用户或者各个采暖房间出现过冷或者过热的现象,需要引起高度关注,同时还应当结合技术经济上的先进合理性以及建设上的可行性,对方案进行优化,进一步改进热网系统中存在的水力失调现象,以提升热网的质量,从而达到供热系统平稳、高效运行的目标。
摘要通过分析城市集中供热管网设计中问题,对管网布置、直埋敷设等提出自己粗浅的看法。
关键词 城市集中供热管网 布置类型 直埋敷设 补偿器应用 水力平衡
随着经济发展和居民生活质量的提高,城市集中供热因其易控制、能源利用率高,供热范围广和环境影响较低等优势得到迅速发展。但随着城市集中供热的推广和室内采暖系统采用热计量,也产生了一系列的问题。对城市集中供热管网设计也提出了更高的要求。本文就供热管网设计的几个技术问题进行分析。
一、城市集中供热管网布置类型
城市集中供热管网布置与热媒种类、热源与热用户相互位置有一定的关系,其布置应考虑系统的安全性和经济性。城市供热系统的特点是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时,通常允许有若干小时的停供修复时间。有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性,在规划设计时就将热网象市政给水管网一样成网格状布置,但这样存在一定的问题,热网水力工况和控制的十分复杂,同时网格状管网投资非常高。在城市多热源联合供热时,有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置,用户管网是从大环网上接出的枝状管网,这种布置方式具有供热的后备性能,运行安全可靠,但热网水力工况和控制的也比较复杂,投资很高。
在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下,笔者认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。在规划设计时,根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线,在实施过程中根据供热能力和热用户情况,逐步完善不同的主干线。当城市供热主干线骨架形成后,适当敷设连通管,在正常工作时连通管上的阀门关闭,当主干线某段出事故时,可利用连通管进行供热。这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展,如果一条干管供热能力不够,敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决,以达到供热管网输配能力最优化,不必像环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户。
二、热力管道直埋敷设
供热管网直埋敷设由于占地面积小、工程造价低、施工周期短、保温性能好等特点,在实际工程中得到了广泛应用。正确认识热力管道直埋原理,合理选择敷设方式是很关键的。热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触,管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束,此时管道处于锚固状态,在热胀冷缩过程中产生的位移势能,被储存在管道壁上,使管道受力复杂化。管道直埋敷设方式可分为:无补偿直埋敷设、一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类。
热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种“冷紧”式直埋。工艺过程是在管道焊接完毕后,对一定长度管道进行预热,管道受热产生变形,释放一部分热应力,同时对管沟进行回填夯实,利用土壤摩擦力将管道嵌固。这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩,其工程造价最低。但这种方法不仅施工复杂,而且管线预热只能改变管线的热态应力水平,而不能改变它的全补偿值,从管材疲劳的角度来看,在实际采用时应仔细斟酌。
一次性补偿直埋也是一种“冷紧”型直埋。工艺过程是:在管道焊接完毕沟槽回填后,对管道进行预热,管道热伸长被“一次性补偿器”吸收,此时立即将“一次性补偿器”外壳和管道焊死,使其不能再次伸缩,这样预热结束后,管道由于温降产生的热应力在管道中表现为拉应力,用以克服管道再次受热时的热应力。
有补偿直埋是目前应用最多的敷设方式,因其施工方便,所以得到广泛采用。实际工程中应尽量合理布置补偿器,使管道的补偿器分段长度接近最大安装长度,(管段由于移动所产生的土壤摩擦力在管道截面上产生的应力和材料许用应力相等,这个管段长度即最大安装长度)同时应保证补偿器在固定支墩两侧对称布置,以减小固定支墩受力,降低支墩土建费用。另外对直线段“驻点”位置的固定支墩应考虑取消,以降低造价。对于小区二次热网,如果仅是为集中空调或地板辐射采暖服务,热媒温度65℃以下,实际工作温度较低,热应力较小,因此热网设计中可根据管网柔性考虑非预热的无补偿直埋敷设。
供热管网直埋敷设应注意下列有关事项:直埋管道尽可能直线敷设,管道自然弯曲应限制在50以内;从主干线引出的分支干线处,应设“L”、“Z”型弯管;水平弯管处应力集中,受力较大,应增加弯头壁厚、加大弯头的曲率半径;在土壤下沉性属于二级或高于二级地区,直埋敷设要采取一定的措施。
三、波纹管补偿在热力管网中的应用
在热力管网敷设中,补偿器是保证管道安全运行的重要部件。波纹管补偿以其体积小、重量轻、节省钢材、占地面积小、流动阻力小、不易渗漏,已开始占有举足轻重的地位,而且很有发展前景。目前波纹管制造突破了传统的材料和工艺,采用高弹性金属管经滚压一次成型,并采用多层金属结构,从而提高了其补偿能力和承压能力,应用新技术制造的波纹管补偿为其在热力管网中的应用提供了可靠的保证。
尽管波纹补偿器有很多优点,但它也有自身的缺点。例如轴向型波纹补偿器对主固定支架产生压力推力,管壁较薄不能承受扭力,设备投资高等。许多设计人员对波纹补偿器的认识还不够全面,因此在设计中存在计算和补偿管系选定不合理问题。
波纹管补偿器根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类,每一类都有各自的优点和缺点,所以必须根据不同的使用条件,恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作,做到波纹补偿器设计选型经济、合理。
1.轴向补偿。直管段上的膨胀节对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量包括拉伸、压缩位移的总和。轴向型补偿器。这是应用最多的也是最基本的形式。在工作时主要是利用其波纹部分的轴向变形来吸收管道的轴向位移。
横向补偿是在“L”、“Z”、“Ⅱ”型管道中的补偿形式。通过成对的波纹管弯曲变形实现直线补偿。
2.角向补偿。管路补偿需要膨胀节作弯曲变形,它们往往是两个或三个角向式膨胀节组合使用,实现直线补偿。
3.铰链型补偿器。在结构上由波纹管、活动铰链、销轴组成。
该补偿器可在同一平面内作角向偏转,因此可吸收管道在同一平面内的角位移。
4.万向铰链型补偿器。在结构上由波纹管、铰链和万向铰链组成。它可以在任意平面内作角向偏转,从而可吸收管道的任意平面内的角位移(空间角位移)。
波纹管的产品性能有两大类:其中一种是为满足使用必须保证的性能,如耐压、耐温、耐疲劳和弹性补偿等;另一类,如刚度、有效面积、材质等,它们不是使用所需要的,但它们对管系的设计及补偿器的使用有重要影响,所以对它们都要有充分的认识。
四、推广使用水力平衡元件,提高水输送系数
在供热系统中,热媒介质由闭式管路系统输送至各用户。对于一个设计合理,并能够按设计工况运行的供热管网,其各用户应均能获得相应的设计流量,以满足其负荷要求。但在实际运行当中,由于缺乏消除环路剩余压头的水力平衡元件,大部分管网系统近段环路的剩余压头只能靠管线管径的变化来消除,而且目前管网上控制阀门既无调节功能,又没有流量显示,使得部分环路及末端用户的流量,并不按设计要求输配。水力失调直接导致热力失调,供热系统存在的冷热不均现象,主要原因就是系统的水力失调亦即流量分配不均所致。
水力失调度计算如下:水力失调度X=实际流量G’/设计流量Gsj
当水力失调度X远远大于1 时,根据散热器性能曲线可以看出,此时平均室温的增长缓慢;当X 远远小于1 时,平均室温的减少幅度明显增加。热力工况失调形成了“大流量,小温差”的运行方式。实际上大流量运行方式并没有从根本上消除系统的水力失调,反而带来了能耗的增加。即大流量要求大水泵,增加了电耗;大流量形成了大热源,热源低负荷运行降低了热源热效率,管网小温差运行增加了输送能耗,还影响了散热器的散热效率。除此之外,大流量还降低了系统的可调性,即系统流量过大,近端多余的流量无法调剂到末端,甚至出现回水温度过高的假象。结果增加了整个供热系统的热耗,降低了输水系统的热效率。
规范中规定“设计中应对采暖系统进行水力平衡计算,确保各环路水量符合设计要求。在室外各环路及建筑物入口处采暖供水管(或回水管)路上应安装平衡阀或其他水力平衡元件,并进行水力平衡调试”。为搞好管网的初调节,在一、二次管网的各个分支处和各热力入口处装置调节性能好的平衡调节阀,以保证各环路水量符合设计要求。
目前市场水力平衡元件主要有手动调节阀(平衡阀)和自动调节阀(自力式调节阀)两大类,其具体选用应结合系统运行方式的不同,分别对待。对于手动调节阀来说,流量G=KVΔP,式中KV 为手动调节阀阀口的流量系数,ΔP 为手动调节阀阀口两侧的压差。KV 的大小取决于开度,开度固定,KV即为常数,那么只要ΔP不变,则流量G 不变,安装后可替代原有管网控制阀门。而自力式调节阀从结构上说,是一个双阀组合,由手动孔板和自动孔板组成一个有机的整体,手动孔板是按设计流量进行调控的锁定机构,自动孔板是保证设计流量恒定的控制机构。当流经手动孔板流量大于设计流量时,自动孔板的阀瓣上移,减少自动孔板的断面,从而减少通过调节阀的流量,使其与设计流量相符。反之亦然。
当系统的运行调节为质调节时,可以采用自力式调节阀,因为这种调节方式只改变供水温度,而与系统的水力工况无关,即在不改变系统的水力工况的情况下,把调节传达到每个用户和设备。采用自力式流量控制阀,可以吸收网路的压力波动,维持被控负载的流量恒定。采用自力式压差控制阀可以吸收网路的压力波动,以维持施加于被控环路上的压差恒定。
当系统的运行调节采用集中量调节(水泵的变频调节等)时,不能采用自力式调节阀。因为这种调节是通过改变水量实现的,因而调节时改变了系统的水力工况,所以若采用自力式调节阀,势必造成出现流量分配的混乱。显然,由于自力式调节阀的存在而造成了系统集中调节的不能实现。这时若采用手动调节阀(比如平衡阀),则系统总流量增减时,各支路、各用户的流量可以同比例增减,即系统的集中调节可以传达至每一个末端装置。当系统采用分阶段改变流量的质调节时,虽然每个阶段流量不变。但若采用自力式调节阀,每个流量阶段要对控制流量或控制压差进行设定,给运行管理带来很大不便,所以不宜采用。
(乌鲁木齐热力工程设计研究院新疆乌鲁木齐830000)
摘要随着城市建设发展,供热面积的不断增加,在热力网供热系统中,急需进行二次管网改造。本文针对某热企解决现有供热的安全隐患。
关键词 管网节能 改造 减排
一、前言
我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈,这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。
二、改造原则
(1)管网的改造应满足区域负荷的发展需求并兼顾到近、远期热负荷的发展,经过详细水力计算根据计算结果选取合适的管径。
(2)尽量沿原管网敷设路由。
三热补偿和保温
1.管道保温材料及外保护壳的选定。(1)保温材料的选定。目前,直埋热水管道保温材料大多采用聚氨酯硬质泡沫塑料,它的保温效果较好,还具有一定的抗压强度。因此本工程的热水管道均采用耐高温聚氨酯硬质泡沫塑料。
(2)外保护壳的选定。外保护壳一般有三种形式:①硬聚氯乙烯保护壳;②高密聚乙烯套管保护壳;③玻璃钢保护壳。其中,硬聚氯乙烯保护壳和高密聚乙烯套管保护壳造价相近,玻璃钢保护壳造价较前两种保护壳低约10%~15%;在性能上,前两种保护壳较玻璃钢保护壳强度高、耐久性较长,故使用寿命更长。综上所述,供热管道的外保护壳采用高密聚乙烯套管保护壳。2.管道伸缩器选型。本项目敷设方式虽然确定为无补偿直埋敷设,但无补偿并非完全不设补偿器。在管网敷设过程中,因城区道路等因素的影响和限制,管网的一些局部部位会出现管道自身无法克服的应力问题,这时就必须少量运用固定墩和补偿器来解决,以保证整个一级热网系统的安全运行。
目前在热力管道上使用的伸缩器一般有两种:套筒式伸缩器和波纹管式伸缩器。套管式伸缩器价格较低,但在使用过程中容易漏水,运行检修量较大;波纹管式伸缩器价格较高,但在使用过程中不会漏水,运行中一般不需检修,只需定期检查其有无损伤。
根据上述比较,推荐选用波纹管式伸缩器,这样既可减少运行检修费用,又可减少热水漏失量,从而减少大量热损失和软化水损耗,利于提高热网运行期间的经济效益。
四、管网及其附件
1.阀门设置。根据《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010中的规定,为便于供热管网检修和运行,输送主干线每2 km~3 km装设一个分段阀门;输配支干线每1 km~1.5 km 装设一个分段阀门,支户线起点装设分支阀门,一、二次网分支设分支阀门。阀门全部采用软密封蝶阀。
2.管材、附件。(1)热网主材及附件的选用。①管网管材的选用。管道选用螺旋缝电焊钢管,钢材为Q235-B,设计工作压力1.0 MPa,管径≥250 时,采用螺旋埋弧焊管,管径≤200 时,采用无缝钢管。
②弯头、大小头、三通和封头。弯头:热网管道一般采用热压弯头,弯管采用煨弯,半径=1.5D~2.5D,弯头材质壁厚应与管材一致。大小头:工作压力PN≤1.0 MPa,采用钢板焊制大小头。大小头的材质与管材一致。三通:采用钢管焊制三通,在安装时应在三通干管进行轴向补强。封头:根据《压力管道设计规程》,管径≤DN250,采用平焊封头,DN300≤管径≤DN450 采用加强筋焊接封头,管径≥DN500,采用半球形封头。
(2)管道附件的设置及设备选型。①分段阀的设置及选型。根据国家行业标准《城镇供热管网设计规范》的要求,热网输送干线每隔2 km~3 km 装设分段阀。②放气、放水阀的设置及选型。本热网工程考虑在管网低处设放水阀,高处设放气阀。阀门选型建议采用质量好的蝶阀,耐压1.0 MPa,耐温150℃。
3.管材壁厚的选择。管材壁厚计算公式:
4.防腐、保温措施及材料选型。保温:直埋敷设的供热管道均采用以高密度聚乙烯为外壳,改性聚氨酯泡沫塑料保温的预制保温管。保温材料耐温不小于130℃。
保温接头措施:钢管焊接完成水压试验后,安装接头套管并在接头套管上开两个孔,一个是排气孔,另一个是注塑孔,用热收缩带式或热收缩套把接头套管两头封死后发泡,封发泡口,完成钢管焊接口保温。
防腐:热网管道及附件,应涂刷耐热、耐温、防腐性能良好的涂料。本工程选用环氧煤沥青作为管道防腐涂料。
5.改造一、二次管网材料统计。详见表2、表3、表4、表5、表6。
五、节能量计算
根据《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)新疆维吾尔自治区实施细则》的规定,乌鲁木齐市的采暖期天数是180天,耗热量综合热指标不应超过55 W/㎡,全部房间平均室内计算温度按20℃计算,根据乌鲁木齐经验算法,室内温度每上升或下降1 ℃,热能将增加或减少约5%的幅度,原辖区供热22℃以上的占供热区域总面积的35%左右,综合以上因素,通过调整管网的平衡,调节换热站内运行情况,可综合节热约为25%左右。
改造前采暖期供热单耗为16.92m3/㎡燃气,预计改造后供热单耗为13.7m3/㎡燃气。则改造后可节约(16.92-13.7)×(22+8)万㎡=96.6万方燃气;改造前采暖期供热用电单耗为1.2度/㎡,预计改造后供热单耗为1 度/㎡。则改造后可节约用电量:(1.2-1)×(22+8)万㎡=6 万度电。
根据实际运行情况,一,二次网改造前供热用水单耗0.12 m3/㎡,一,二次网跑冒滴漏等问题失水率为8%,预计改造后失水率为2%。
则改造后可节约软化水量:(0.12×8%-0.12×2%)×(22+8)万㎡=0.22 万方水。
六、结束语
随着实施国家西部大开发政策的不断深入,城市基础设施建设的问题日益显得重要。通过本次工程的实施,能够更好地提高集中供热热源对整个镇区的供热覆盖,改善供热区域内的供热安全和供热质量,完善镇区基础设计的建设;同时也改变了供热企业浪费资源严重,能源投入与产出不成比例的现象。
经过前述章节的技术论证和经济分析,可以得出如下结论:该工程项目的建设是必要的、可行的,也是很迫切的。该项目建成后。
(1)集中供热面积增加,社会效益显著,经济效益较好,节能效果明显。
(2)本地区大气环境污染将得到改善。
(3)提高供热质量,提高供热安全保障度。
参考文献
[1]CJJ34-2010,城镇供热管网设计规范.
【关键词】城市供热系统;供热管网;失水问题;原因;解决对策
随着我国建筑技术及建筑水平的不断发展,各项建筑工程及其附属工程建设质量在很大程度上得到了进一步提高,尤其是在城市居民住宅建筑中,集中供热工程建设质量取得了长足发展,在打造现代化宜居环境,满足人们对居住环境要求方面发挥着重大作用。然而我们也应看到,城市供热系统虽然给人们的生活提供了巨大便利,同时也造成了一些问题,其中最严重的就是城市供水管网失水问题。
1.解决城市供热管网失水问题的必要性
相关研究表明,在建筑物诸多能耗损失指标中,城市整个供暖系统失水量占有极大比重,目前已经成为我国城市供热系统进一步发展的重要制约因素。现阶段,城市供热管网失水问题已极为严重,在实际运行过程中,其失水率已高达2%,在部分区域这一数值甚至高达5%,这不仅会造成水资源的严重浪费,使供热成本大幅增加,同时也会对供热系统工作的稳定性与安全性造成极其不利的影响。因此,探寻供热管网失水问题形成的原因,同时在此基础上采取相应对策对失水问题加以解决是城市供热工作亟待解决的问题。
2.城市供热管网失水原因分析
2.1供热管网施工过程中存在隐患
在城市供热管网施工过程中,由于管理单位对施工现场缺乏必要的监督与管理,导致施工过程中埋下了诸多隐患,很多隐患都可能引发漏水、冒水、滴水及泡水问题。在这些隐患中,危害最大的就是在对供热管网各接口进行焊接时缺乏必要质量管控,导致接口存在焊接不牢问题,使管网在供热过程中因决口狂泻出现严重失水问题。
2.2设备老化且缺乏必要的维护管理
一般来说,在供热管网中,主干支线通常具有较厚的管壁,管径较粗,在施工时对施工技术要求较高,通常情况下不易出现渗漏,因此失水查找重点应是管线。部分供热管线因为年久失修,常会存在渗漏问题。一般情况下,在供热管线的补偿器与阀门上很容易因为一些客观原因形成渗漏,且这一漏点因为渗漏量较小通常难以引起人们的重视,但积少成多,如果不能得到及时的维护管理,这一问题引发的失水量将不容忽视。如新疆某供热公司在1100万m2供热面积中设有大小不等的控制阀1万多个,假如每小时每个阀门因老化原因造成漏水1kg,则在当地供热期166d内,供热管网失水量为39840吨,按照每吨水5.0元计算,在供热期内,因这一原因引发的失水问题所造成的直接经济损失可达199200元。由此可见,设备老化漏水是城市供热管网失水的重要原因之一,相关部门必须对这一问题给予足够重视,加强维护管理工作力度。
2.3在热水管道中有空气积存现象
如果供热管网的管道中存积有空气,则会给管道内热水正常循环造成影响,导致部分管道中存在时冷时热现象,从而使热水循环受到较大影响。另外,空气中的氧气是造成管道金属腐蚀的重要原因,因此,积存的空气会造成管道的腐蚀,加速管道老化,从而对城市供热系统造成重大影响。
2.4人为放水或用户窃水
人为放水指的是因为多方面原因造成水力失调问题,导致供应的暖气不足,在这一情况下用户往往通过放水这一方式使其流速增加,以达到提高室温目的,这样就造成了供热管网失水问题。同时,现阶段供热系统遍布范围极为广泛,一些住户由于个人素质较低,会在供热设施上私自安设水龙头,对供热系统中的水进行窃取,并将窃取到的热水用于洗涤、拖地,甚至将之用于卫生间冲洗中,造成严重失水问题,这一点可根据多个换热站的计量统计加以表明。据统计,每天早上6时至8时,下午20时至22时及节前、周末均显示出失水高峰,这充分说明用户窃水现象严重,且这一原因在供热管网失水量中占据很大比例。
3.城市供热管网失水问题的解决对策
3.1加强供热管网施工过程中的管理
首先,在供热管网展开现场施工时,相关部门应对现场施工管理工作予以充分重视,对施工中可能出现的各种问题从根源处加以预防,严查供热系统施工中所用管材质量及配件质量。在供热管网设计过程中,要保持阀门之间具有合适间距。如果所用管道为不经预热处理的无补偿直埋敷设管道,则需保证其最小敷土深度与相应标准相符。在采暖工作展开前,要对施工质量再次展开检查,尤其要对源流管段焊接问题展开严格检查,确保各接头处焊接完善,杜绝决口狂泻失水问题发生。
3.2加强对供热管网的管理与养护工作
在供热管网运行期间,要加强巡检力度,安排专门的维修工作人员对管网及相关设备展开巡查,对有失水现象存在的设备展开及时的维护,保证管网中一旦有漏水或渗水等失水问题出现时,可以得到有效而及时的处理。同时,要对老化系统加以整改,尤其要对使用时间较长的管线展开大力改造,将管线爆裂导致的大量失水问题加以有效避免。另外,要对供热管网展开适当养护。管网养护工作质量对供热效果有直接影响,如果养护工作不到会,常会使管网出现结垢问题,导致换热器工作效率大幅降低。如暖气片若存在堵塞且未得到及时养护,则很容易使管网加速老化及腐蚀,给供热管网埋下严重失水隐患。
3.3加强微机监控系统应用力度
在城市供热管网中要构建全面而有效的微机监控系统,实现节水节能目标。城市供热管网系统是庞大而复杂的动态平衡系统,需对一次网和二次网温度加以维持,因此常采用间接连接方式,这就导致某一用户供热量会对其他用户获得的热量造成直接影响,导致用户分配到的实际流量和设计情况存在较大偏差,容易造成不同支路的粘合。因此,只有对现代化微机监管技术加以有效利用,才可实现供热系统及时而全面的调节,促使供热管网效益得到最大限度发挥。
3.4对人为原因造成的失水问题加强治理
人为原因造成的失水属于整个供热管网失水的重要组成部分,在处理与防治中较为复杂,必须采取行之有效的对策对这一现象加以遏制。首先可通过社区公告、板报等形式加大宣传力度,促使公民法律意识与道德意识得以提升,促使居民对窃水、放水的违法性有充分认识。同时,要建立严格的惩处力度,一旦发现有用户对管网中热水进行私用,要依法进行罚款,从而对居民形成有效警示与威慑。在现阶段应用较多的做法是在重要时段中将抗失水剂注入系统中,使供热管网中的热水具有刺鼻气味且出现变色现象,从而对窃水用于室内清洁等行为加以有效抑制。
参考文献:
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